CN110686670B - 一种嵌入式系统的双路导航通讯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种嵌入式系统的双路导航通讯装置，涉及嵌入式系统技术领域。本发明中主机板和串口板通过读写双口RAM中的数据实现对导航数据的正确接收。串口板负责接收同步脉冲和导航数据，负责判断同步脉冲是否可用以及导航数据是否超时，串口板通过双口RAM通知主机板应该使用哪组同步脉冲和导航数据，以及同步脉冲和导航数据的状态是否正常；主机板通过双口RAM解析并处理当前可用的同步脉冲和导航数据。这种方法采用两个处理器之间的协同工作，替代了原有一个处理器完成的工作，任务划分更为合理和清晰，降低了软件设计的复杂度，提高了系统可靠性。

Description

一种嵌入式系统的双路导航通讯装置
技术领域
本发明涉及嵌入式系统技术领域，具体涉及一种嵌入式系统的双路导航通讯装置。
背景技术
为了提高舰船上惯导系统工作的稳定性和可靠性，惯导系统通过RS-422A串行接口同时发送两组完全相同的导航数据给相应的舰船设备。
通常实现双路导航功能是在一块主机板上集成多路串口，通过串口接收到同步脉冲和导航数据时对主机板上的处理器产生中断信号，主机板内程序在中断处理程序中对接收到的同步脉冲和导航数据进行处理。这种做法虽然能够实现双路导航的正常切换和工作，但是它的缺点是显而易见的。一方面，主机板程序需要处理多个中断(多个定时器中断和多个串口中断)，会占用系统较多的中断堆栈空间，很有可能导致多重中断嵌套；另一方面，主机板程序需要在多个中断处理程序和多个任务之间判断同步脉冲是否可用，导航数据是否超时，解析正确的导航数据和保存同步脉冲时刻值，并还需完成其它的软件功能，软件架构比较复杂，容易导致保存的同步脉冲时刻值与导航数据不匹配的情况，即该导航数据不是在该同步脉冲时刻值产生的。
为了解决上述双路导航切换方法存在的不足，提高系统的可靠性，需要提出一种嵌入式系统的双路导航通讯方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何实现一种嵌入式系统的双路导航通讯装置，以保证嵌入式系统双路导航稳定、可靠地进行切换和通讯。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种嵌入式系统的双路导航通讯装置，包括主机模块和智能串口模块，智能串口模块用于完成同步脉冲和导航数据的状态检测和切换工作，主机模块用于完成同步脉冲和导航数据的解析工作，二者通过读写双口RAM中的数据实现对导航数据的正确接收。
优选地，所述智能串口模块用于接收同步脉冲和导航数据，判断同步脉冲是否可用以及导航数据是否超时，还通过双口RAM通知主机模块应该使用哪组同步脉冲和导航数据，以及同步脉冲和导航数据的状态是否正常。
优选地，所述主机模块通过双口RAM解析并处理当前可用的同步脉冲和导航数据。
优选地，主机模块具体用于在本装置上电运行后，首先通过PCIE总线查找智能串口模块的厂商号和设备号，当找到智能串口模块后，通过双口RAM向智能串口模块发送自检命令，使得智能串口模块将自检结果保存在双口RAM中，若自检通过，则主机模块通过双口RAM设置串口通讯的报文头、波特率、数据位、停止位和校验位，设置导航数据的报文帧头、报文类型、报文长度以及数据校验和。
优选地，所述智能串口模块由单片机和多路串口组成，将多路串口的数据分为两组，每组均包含同步脉冲和导航数据，外部导航源同时发送两组同步脉冲和导航数据；智能串口模块具体用于以中断方式接收外部导航源通过RS-422A发送的同步脉冲和导航数据，同步脉冲周期为T1，用于同步导航姿态信息，脉冲的下降沿作为同步触发沿；一旦接收到任一组可用同步脉冲时，记录当前同步脉冲的计数值，即同步脉冲时刻，在双口RAM中保存当前同步脉冲的组号，同时开始启动计时，用于判断之后收到的导航数据是否超时，若之后收到的导航数据长度正确且没有超过预设时间T，则认为接收同步脉冲和导航数据均正常，将同步脉冲时刻值和导航数据组成一个数据包保存在所述双口RAM中；若之后接收的导航数据的时刻超过预设时间T，则在所述双口RAM中设置当前导航数据接收超时标志。
优选地，所述智能串口模块还用于在预设连续的时间T2内没有收到当前组的可用同步脉冲时，判断另外一组是否接收到可用同步脉冲，若另一组也没有接收到可用同步脉冲，则继续在预设连续的时间T3内检查当前组是否接收到可用同步脉冲，若没有，则在所述双口RAM中设置同步脉冲故障标志；若另一组接收到可用同步脉冲，则切换到另外一组同步脉冲和导航数据，记录当前同步脉冲的计数值，即同步脉冲时刻，并在所述双口RAM中保存当前的同步脉冲的组号，然后按照相同的方法进行导航数据的超时判断。
优选地，所述主机模块的程序运行在嵌入式操作系统上，主机模块还用于在其中的程序中发起一个任务接收处理同步脉冲和导航数据，该任务的执行周期为T4，按照周期T4去查询所述双口RAM中的内容，从所述双口RAM中获知使用哪组同步脉冲和导航数据，若任一组根据同步脉冲和导航数据可用，则根据组号判断并记录当前该组同步脉冲和导航数据的状态，然后从所述双口RAM中解析收到的同步脉冲和导航数据；若从所述双口RAM中获知两组同步脉冲和导航数据均不可用，则上报故障；0<T<T4<T1。
优选地，该装置的机箱底板采用PCIE总线。
优选地，所述主机模块上的处理器采用freescale公司的QorIQ系列处理器P2020，主机模块通过机箱内的PCIE总线访问智能串口模块上的双口RAM。
优选地，所述智能串口模块上采用两片德州仪器TL16c554芯片，每个芯片具有16字节FIFO的四路UART，两个芯片共8路串口都连接到外部导航源设备上。
(三)有益效果
本发明中主机板和串口板通过读写双口RAM中的数据实现对导航数据的正确接收。串口板负责接收同步脉冲和导航数据，负责判断同步脉冲是否可用以及导航数据是否超时，串口板通过双口RAM通知主机板应该使用哪组同步脉冲和导航数据，以及同步脉冲和导航数据的状态是否正常；主机板通过双口RAM解析并处理当前可用的同步脉冲和导航数据。这种方法采用两个处理器之间的协同工作，替代了原有一个处理器完成的工作，任务划分更为合理和清晰，降低了软件设计的复杂度，提高了系统可靠性。
附图说明
图1为本发明的双路导航通讯系统连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为保证嵌入式系统双路导航稳定、可靠的进行切换和通讯，本发明提出了一种嵌入式系统的双路导航通讯装置。
如图1所示，该装置包括主机模块(主机板)和智能串口模块(串口板)，智能串口模块用于完成同步脉冲和导航数据的状态检测和切换工作，主机模块用于完成同步脉冲和导航数据的解析工作。具体而言，智能串口模块用于接收同步脉冲和导航数据，判断同步脉冲是否可用以及导航数据是否超时，还通过双口RAM通知主机模块应该使用哪组同步脉冲和导航数据，以及同步脉冲和导航数据的状态是否正常；主机模块通过双口RAM解析并处理当前可用的同步脉冲和导航数据。二者通过读写双口RAM中的数据实现对导航数据的正确接收。
所述智能串口模块由单片机和多路串口组成，将多路串口的数据分为两组，每组均包含同步脉冲和导航数据，外部导航源同时发送两组同步脉冲和导航数据；
主机模块具体用于在本装置上电运行后，首先通过PCIE总线查找智能串口模块的厂商号和设备号，当找到智能串口模块后，通过双口RAM向智能串口模块发送自检命令，使得智能串口模块将自检结果保存在双口RAM中，若自检通过，则主机模块通过双口RAM设置串口通讯的报文头、波特率、数据位、停止位和校验位，设置导航数据的报文帧头、报文类型、报文长度以及数据校验和；
智能串口模块具体用于以中断方式接收外部导航源通过RS-422A发送的同步脉冲和导航数据，同步脉冲为方波信号，周期为T1，占空比为1：1，用于同步导航姿态信息，脉冲的下降沿作为同步触发沿；一旦接收到任一组可用同步脉冲时，记录当前同步脉冲的计数值(即同步脉冲时刻)，在双口RAM中保存当前同步脉冲的组号，同时开始启动计时，用于判断之后收到的导航数据是否超时，若之后收到的导航数据长度正确且没有超过预设时间T，则认为接收同步脉冲和导航数据均正常，将同步脉冲时刻值和导航数据组成一个数据包保存在所述双口RAM中；若之后接收的导航数据的时刻超过预设时间T，则在所述双口RAM中设置当前导航数据接收超时标志；
智能串口模块还用于在预设连续的时间T2内没有收到当前组的可用同步脉冲时，判断另外一组是否接收到可用同步脉冲，若另一组也没有接收到可用同步脉冲，则继续在预设连续的时间T3内检查当前组是否接收到可用同步脉冲，若没有，则在所述双口RAM中设置同步脉冲故障标志；若另一组接收到可用同步脉冲，则切换到另外一组同步脉冲和导航数据，记录当前同步脉冲的计数值(即同步脉冲时刻)，并在所述双口RAM中保存当前的同步脉冲的组号，然后按照相同的方法进行导航数据的超时判断；
主机模块的程序运行在嵌入式操作系统上，主机模块还用于在其中的程序中发起一个任务接收处理同步脉冲和导航数据，该任务的执行周期为T4(0<T<T4<T1)，按照周期T4去查询所述双口RAM中的内容，从所述双口RAM中获知使用哪组同步脉冲和导航数据，若任一组根据同步脉冲和导航数据可用，则根据组号判断并记录当前该组同步脉冲和导航数据的状态，然后从所述双口RAM中解析收到的同步脉冲和导航数据；若从所述双口RAM中获知两组同步脉冲和导航数据均不可用，则向其它设备上报故障；
本装置包含一个机箱和两块板卡(模块)，机箱底板采用PCIE总线，两块板卡分别为所述主机模块和智能串口模块。其中，主机模块上的处理器采用freescale公司的QorIQ系列处理器P2020，内核工作频率1GHz，内部时钟400Hz。该模块结构遵循VPX6U规范，存储器采用DDR3SDRAM；智能串口模块上采用两片德州仪器TL16c554芯片，每个芯片具有16字节FIFO的四路UART，两个芯片共8路串口都连接到外部导航源设备上。主机模块通过机箱内的PCIE总线访问(读写)智能串口模块上的双口RAM。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种嵌入式系统的双路导航通讯装置，其特征在于，包括主机模块和智能串口模块，智能串口模块用于完成同步脉冲和导航数据的状态检测和切换工作，主机模块用于完成同步脉冲和导航数据的解析工作，二者通过读写双口RAM中的数据实现对导航数据的正确接收；
所述智能串口模块用于接收同步脉冲和导航数据，判断同步脉冲是否可用以及导航数据是否超时，还通过双口RAM通知主机模块应该使用哪组同步脉冲和导航数据，以及同步脉冲和导航数据的状态是否正常；
所述主机模块通过双口RAM解析并处理当前可用的同步脉冲和导航数据；
主机模块具体用于在本装置上电运行后，首先通过PCIE总线查找智能串口模块的厂商号和设备号，当找到智能串口模块后，通过双口RAM向智能串口模块发送自检命令，使得智能串口模块将自检结果保存在双口RAM中，若自检通过，则主机模块通过双口RAM设置串口通讯的报文头、波特率、数据位、停止位和校验位，设置导航数据的报文帧头、报文类型、报文长度以及数据校验和；
所述智能串口模块由单片机和多路串口组成，将多路串口的数据分为两组，每组均包含同步脉冲和导航数据，外部导航源同时发送两组同步脉冲和导航数据；智能串口模块具体用于以中断方式接收外部导航源通过RS-422A发送的同步脉冲和导航数据，同步脉冲周期为T1，用于同步导航姿态信息，脉冲的下降沿作为同步触发沿；一旦接收到任一组可用同步脉冲时，记录当前同步脉冲的计数值，即同步脉冲时刻，在双口RAM中保存当前同步脉冲的组号，同时开始启动计时，用于判断之后收到的导航数据是否超时，若之后收到的导航数据长度正确且没有超过预设时间T，则认为接收同步脉冲和导航数据均正常，将同步脉冲时刻值和导航数据组成一个数据包保存在所述双口RAM中；若之后接收的导航数据的时刻超过预设时间T，则在所述双口RAM中设置当前导航数据接收超时标志；
所述智能串口模块还用于在预设连续的时间T2内没有收到当前组的可用同步脉冲时，判断另外一组是否接收到可用同步脉冲，若另一组也没有接收到可用同步脉冲，则继续在预设连续的时间T3内检查当前组是否接收到可用同步脉冲，若没有，则在所述双口RAM中设置同步脉冲故障标志；若另一组接收到可用同步脉冲，则切换到另外一组同步脉冲和导航数据，记录当前同步脉冲的计数值，即同步脉冲时刻，并在所述双口RAM中保存当前的同步脉冲的组号，然后按照相同的方法进行导航数据的超时判断；
所述主机模块的程序运行在嵌入式操作系统上，主机模块还用于在其中的程序中发起一个任务接收处理同步脉冲和导航数据，该任务的执行周期为T4，按照周期T4去查询所述双口RAM中的内容，从所述双口RAM中获知使用哪组同步脉冲和导航数据，若任一组根据同步脉冲和导航数据可用，则根据组号判断并记录当前该组同步脉冲和导航数据的状态，然后从所述双口RAM中解析收到的同步脉冲和导航数据；若从所述双口RAM中获知两组同步脉冲和导航数据均不可用，则上报故障；0<T<T4<T1。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置的机箱底板采用PCIE总线。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主机模块上的处理器采用freescale公司的QorIQ系列处理器P2020，主机模块通过机箱内的PCIE总线访问智能串口模块上的双口RAM。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述智能串口模块上采用两片德州仪器TL16c554芯片，每个芯片具有16字节FIFO的四路UART，两个芯片共8路串口都连接到外部导航源设备上。
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